某螺旋楼梯结构设计实例

某螺旋楼梯结构设计实例第1期 2帅2年1月广东±木与杰筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING N0．1 JAN瑚某螺旋楼梯结构设计实例徐颖刘瑛 (广东省重工建筑设计院广州510034) 摘要：针对螺旋楼梯的特点井结合工程实倒，论述了螺旋楼梯的实用结构计卓流程。关键词：螺旋楼梯；半链支；链支；固端 1 前言随着我国建筑事业的蓬勃发展，人们的生活档次日益提高，建筑形式也日趋多样化，目前很多建筑中都需要建造各式...

第1期 2帅2年1月广东±木与杰筑 GUANGDONG ARCHITECTURE CIVIL ENGINEERING N0．1 JAN瑚某螺旋楼梯结构设计实例徐颖刘瑛 (广东省重工建筑设计院广州510034) 摘要：针对螺旋楼梯的特点井结合工程实倒，论述了螺旋楼梯的实用结构计卓流程。关键词：螺旋楼梯；半链支；链支；固端 1 前言随着我国建筑事业的蓬勃发展，人们的生活档次日益提高，建筑形式也日趋多样化，目前很多建筑中都需要建造各式各样的钢筋混凝土螺旋楼梯。这种楼梯既可设在建筑物的主要大厅起到丰富空阔及美化环境的作用，又可设在不显眼处达到节约用地面积的作用。因此，螺旋楼梯这一建筑型式日渐受到人们的喜爱而越来越多地被采用。然而以往所采用的螺旋楼梯计算简化方法大多与实际情况不符，使得计算结果与实际受力情况产生很大的偏差。同时由于无法计算出楼梯的挠跨比，因而难以确定最经济安全的板厚，继而造成结构工程师对结构安全没有把握，建筑师对建筑效果不满意的局面。本文结合笔者参与广州骏逸苑住宅小区螺旋楼梯设计工程实例，就这一问题进行探讨。图 1 f — r 田 3 — -：一 ¨ 2 计算流程文献 [1]通过静力推导得出边界条件为两端半铰支的螺旋楼梯内力计算公式如下： (1)扭矩 T=[pR,fl／2t1．-eosO、一Hh8 7口sint8+r-z／2、+ pR(Rsin8一to)loose-[(／trees( +r— ／2)]sin (2)径向弯矩， 28in — ／ sin( +r一／2)-pR (1-cos8) (3j法向弯矩 M．=[pRr~／2sinO-HhO／flsin(O+r-—z／2)+pR(RsinO—— r )：sine+[hreos(C~+r-z／2) c0s (4)径向剪力 Vt=-Hs'ln(O+r— ／2) (5)法向剪力 V．=-Hcos(O+r一／2)sinC~+pR( 2—0)cos~ (6)轴力 N=Hcos(O+r-z／2)cosq~+pR(,6／2-0)sin~~ 以上公式中的符号含义觅图1—3。但是这些计算公式只适用于两端半铰支这一种边界条件，并不能满足实际工程中端部固定、半铰支及铰支等 3种情况的计算要求。文献[2]针对常用的不同的螺旋半径、梯段截面和螺旋楼梯上下端 7种支承条件的25组 (共 175 圈2 ，广f 维普资讯 http://www.cqvip.com 2002年1月第1期替颖等：某簟旋楼梯结构设计宴罚 J 2o．2 Nod 种)组合，在截面经济合理的前提下，作了高精度的大量内力和变形计算，但由于它限定了计算荷载、梯段水平夹角 135。以及梯段的几何中心线半径，因而也不能完全满足设计需要。分析文献[2]中的内力图，可知在相同的支承条件下，梯段几何中心线半径相近的螺旋梯其内力图曲线相近，所以当遇到螺旋梯计算条件与文献[2]的参数有出入时，可以用文献 [1]中的计算公式先求出两端半铰支情况下的内力，再与文献[2]中相近条件下的两端半铰支内力图的内力相比较，若两者吻合则可由计算公式求出其他控制内力(T， )作为标距，参照文献[2]中的内力图求出不同支承条件下的内力图(见图4)上各位置的内力太小，最后由内力求出截面配筋而完成设计。轴句力亍 ( ) Tr口霉扭拒 3 工程实例田 4 广州骏逸苑住宅小区的螺旋楼梯设计，分为上下两梯段，中间有一休息平台，如图5所示。平台由 l根立柱支承，为使立柱不承受扭矩，此处梯段边界支承条件假设为铰支，不存在弯矩和扭矩。下梯段底部为固定端，存在 fh、和上梯段因有楼板相连，楼板水平面上刚度极大，能承受梯段，此端设为半铰支端(肛=0)。田 5 上部梯段的梯板截面见图6，板面宽 3．2m，两边为仿古花樽栏杆，活载为4kN／m2。求得q=68kN／m， h-----~．4—2．126=2．274m，中心线r-----~．7hi，楼梯水平夹角 =84。=1．47tad，当 0=0时(靖部)，代人文献[1]式 (1)一6J，得：T--一256．46kN·nl，肘 =0，3／．--573．5lkN·m， I=一199．77kN． 0．06kN．Ⅳ=-0．14kN。围 6 由文献[2 得出内力图(图4)后，采用静力平衡推导出不同边界条件下的外作用力 (即部分端部内力)的相互关系，可求得梯段上端(半铰接端)T~2x 25646=一512．92kN·let，帆 =2x573．5l=l147．02kN·Ill，把两值作为标距，即图4中图—60．474处扭矩为 _512．92kN·Ill，眠图 143．228处弯矩为 l147．02kN·m，并可求得跨中最大截面T=28~07x-512．92／-60．474 = 238．14kN·Il1．肘 1．304x238．14=350．33kN·let 该螺旋楼梯选用C25混凝土，上端截面配筋为： - - 1147．02kN·nl，A。=2459raro ，配 8圣20，／'--512．92 kH·let，A~7287rara ，箍筋为16．7mmVm。跨中截面配筋为：肼=350．33kN·1311，A．=2527mm2，7"--238．14kN·nl， A,=3810mro ，上下各配2527~3810／2=4432mm2。选筋 l5雪20。由计算可知此处配筋为整个螺旋梯配筋控制截面，螺旋梯按此截面通长配筋，便于施工和提高设计安全度。 4 结语运用 SAP84空间杆件模型分析本工程螺旋梯的内力，上述设计方法把螺旋梯分成上下两梯段，两梯段在柱支承点处的边界条件设为铰支端，弯矩向梯段跨中调整，跨中弯矩比SAP84结果要大，内力图形状相近，因此偏于安全并可应用于工程实际。该工程投入使用近两年来，螺旋楼梯未见开裂及变形，完全符合使用要求。参考文 ■ 1 北京有色冶金设计研究总院．混凝土结构构造手册．1992 2 吴健生，何广民．钢筋混凝土螺旋楼梯结构计算手册．北京：中国建筑工业出版社，1987 维普资讯 http://www.cqvip.com

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